JPH04274207A - 対物レンズの調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばハイビジョン
用レーザーディスクシステムなど高い記録密度が要求さ
れる光情報記録再生装置の光学系に用いられる対物レン
ズ、そしてこの対物レンズの調整方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばハイビジョン用レーザーディスク
システムのような、１枚の画像に必要なデータが従来の
レーザーディスクシステムより大きい光ディスクシステ
ムでは、従来と同様の記録密度ではディスク１枚当りの
記録画像数が減少し、記録時間当たりのディスク枚数が
嵩む。そこで、光ディスクの記録密度を向上させて記録
容量を増加させる必要がある。

【０００３】光ディスクの記録密度は、レーザー光のス
ポット径の２乗に反比例するため、記録密度を向上させ
るためには、書き込みのための光スポットを小さく絞る
必要がある。光スポットの大きさは開口数Ｎ．Ａに比例
し、使用波長に反比例するため、従来よリ開口数Ｎ．Ａ
．が大きく、かつ、短い波長で利用できる対物レンズが
望まれる。

【０００４】スポットを絞るために開口数が大きいレン
ズを使用する場合、収差補正の精度も従来より厳しくな
り、レンズ単体の加工精度を向上させるのみでは十分な
性能を得ることができず、組み付け時の調整によっても
収差を補正する必要がある。

【０００５】従来、レンズ組み付け時の球面収差の補正
は、一般に間隔リングの交換によるレンズ間隔の調整と
、レンズ自体の交換によるレンズ厚の調整とにより行な
われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような交換による調整方法では、一旦鏡筒に組み付けて
収差を測定したレンズをある程度分解して間隔リング、
あるいはレンズを交換しなければならないため、再度組
み付けるときの誤差により、補正の目的とする球面収差
以外の収差も変化する可能性が高いという問題がある。

【０００７】特に、レンズの交換による方法は、厚さの
微小に異なるレンズを多数準備しなければならず、交換
されるレンズ自身が偏心や曲率の誤差を有する可能性も
あるため、球面収差を補正することにより他の収差を発
生させる可能性が高い。

【０００８】

【発明の目的】この発明は、上記の課題に鑑みてなされ
たものであり、一旦組み立てたレンズを分解することな
く、球面収差のみを独立して補正することができる対物
レンズ、そして、このような対物レンズの調整方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成させるため、集光作用を持つ前群と、この前群を
保持する鏡筒と、前群より集光点側に設けられて前群の
球面収差を補正する平行平面板と、平行平面板を保持す
ると共に、鏡筒に対して着脱自在に取り付けられた枠体
とを有することを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。 図１及び図２は、この発明にかかる対物レンズの一実施
例を示したものである。

【００１１】この対物レンズは、図中左側となる光源側
から順に、集光作用を持つ前群を構成する第１〜第５レ
ンズ１〜５と、後群を構成する平行平面板６とが配列し
て構成されている。平行平面板６は、対物レンズの最も
集光点側の収束光中に設けられ、球面収差を補正する機
能を有している。

【００１２】前群を保持する筒状の鏡筒１０は、内部に
レンズを保持する段差を有し、それぞれの段差に係合し
た第１〜第５レンズは、光源部側から螺着されたリング
ネジ１１によって鏡筒１０に固定されている。

【００１３】鏡筒１０の光の収束側には、光軸Ａｘに対
して垂直な当て付け部１２が周囲から一段落し込まれて
形成され、平行平面板６を保持する枠体２０には、当て
付け部１２に密着する平板部２１が形成されている。

【００１４】平行平面板６は、前群によって収束された
光路中に配置されるため、平行平面板６を透過する光束
の径は小さくなる。したがって、透過部分の周囲に設け
られる当て付け部１２、平板部２１の面積を大きく確保
することができる。

【００１５】鏡筒の当て付け部１２の周壁の集光点側の
部分には、ネジ１３が形成され、枠体２０の周縁にはこ
のネジ１３に螺合するネジ２２が形成されている。ネジ
を用いて取り付けることにより、枠体２０を鏡筒１０に
対して圧着することができる。なお、枠体２０には、螺
着の際に枠体を回転させる治具を係合させるため、２箇
所に切り欠き部２３，２３が形成されている。

【００１６】この実施例では、当て付け部１２と平面部
２１とを広い面積で接触させ、かつ、組付け時にこれら
の面をネジによって圧着させることにより、平行平面板
６の傾きによるコマ収差の発生を防止している。

【００１７】次に、上記のように構成された対物レンズ
の調整方法について説明する。

【００１８】組み付けに当たっては、鏡筒１０にレンズ
１〜５を組み込んで前群を構成し、設計値とおりの厚さ
、屈折率を有する基準の平行平面板６が固定された枠体
２０を鏡筒１０に螺着する。

【００１９】そして、干渉計等の測定装置を用いて対物
レンズの球面収差を測定する。収差が許容範囲内にない
場合には、枠体２０を取り外し、測定された収差を補正
できるような厚さ、屈折率の平行平面板が固定された枠
体を取り付け、再度測定する。この操作を球面収差が許
容範囲に収まるまで繰り返し、許容範囲に収まったら、
鏡筒１０と枠体２０とを接着して固定する。

【００２０】平行平面板の厚さ、屈折率を変化させるこ
とにより、収差の次数、量が変化するため、所定の収差
を補正するのに必要な平行平面板の厚さ、あるいは屈折
率の変化分は、予め測定により求めておくことができる
。

【００２１】上記の方法によれば、収束差用をもつレン
ズ群の配置を何ら変化させることなく、球面収差の補正
ができるため、補正により従来のように偏心等に起因す
る他の収差を変化させることがない。また、平行平面板
は球面と比較して容易に高精度で加工することができる
ため、球面収差補正効果を平行平面板に負担させること
により、他のレンズで補正するよりも、精度よく球面収
差を補正することができる。

【００２２】次に、平行平面板の作用と調整とを具体例
を挙げて説明する。図３は、実施例にかかる対物レンズ
を示したものである。具体的な数値構成は表１に示され
ている。表中、ＮＡは開口数、ｆは焦点距離、ωは半画
角、ｆＢはバックフォーカス、λは使用波長、ｒは曲率
半径、ｄは面間隔、Ｎはｄ−ｌｉｎｅ（５８８ｎｍ）で
の屈折率、Ｎλは使用波長での屈折率である。硝材名は
、株式会社オハラの商品名である。また、Ｔλは、波長
λｎｍにおける厚さ１０ｍｍ当たりの内部透過率である
。

【００２３】

【表１】

【００２４】図４は、この構成による球面収差、非点収
差を示し、図５は波面収差を示している。なお、図５の
波面収差は、左側がメリディオナル、右側がサジタルを
示しており、収差量を表す縦軸の単位は波長λである。 これらの収差図から、上記の構成により良好に収差補正
がなされていることが理解できる。

【００２５】しかし、実際の製造時には、組み付け誤差
等により上記の理想的な状態が必ずしも実現しない。こ
の場合には、平行平面板を交換して収差の調整を行なう
。

【００２６】以下に、平行平面板の厚さ、屈折率の変化
が収差に対して与える影響を説明する。なお、以下の説
明では、表１の構成を基準とし、６枚のレンズの構成は
変化させず、平行平面板の厚さ、あるいは屈折率を変更
する。

【００２７】平行平面板の厚さが、１μｍ薄くなり、０
．４３５ｍｍとなった場合、図６に示すように周辺の波
面が約０．２０λ軸上より進む。

【００２８】平行平面板を形成する硝材をＬａＳＦ０１
６（ｎ＝１．８１７０９）とし、開口数ＮＡが０．９０
の場合の波面収差が０となるように厚さを決定すると、
０．４６１ｍｍとなる。この場合には、平行平面板で発
生する収差の高次成分が減少するため、図７に示すよう
に高次収差を補正すると低次収差が補正過剰となり、中
間部の波面が１．０λ遅れる。

【００２９】屈折率変化を微小な収差の調整に用いる場
合、平行平面板の硝材をＢＫ７より僅かに屈折率が低い
ＢＫ３（ｎ＝１．５１９２１）に変更し、厚さを同一に
すると、図８に示すように低次の波面は進み、高次の波
面は遅れる。

【００３０】平行平面板の硝材をＢＫＫ７より僅かに屈
折率が高いＢＫ６（ｎ＝１．５５４６０）として厚さを
変化させないと、図９に示すように低次の波面を遅らせ
、高次の波面を進めることができる。

【００３１】上記の例から理解されるように、高次、低
次の波面を共に同一方向にシフトさせる場合には平行平
面板の厚さを変化させ、高次、低次成分をそれぞれ異な
る方向へシフトさせる場合には平行平面板の屈折率を変
化させればよい。

【００３２】次に、表１に示した対物レンズの一部のレ
ンズに製作上の誤差が含まれる場合の補正方法について
説明する。

【００３３】第４レンズの厚さ（ｄ７）が１０μｍ厚く
なった場合、図１０示すように１λの波面収差が発生す
る。ここで、基準の平行平面板をこれより４μｍ厚い０
．４４０ｍｍの平行平面板に交換すると、波面収差は図
１１示すように補正される。

【００３４】また、第６レンズの厚さ（ｄ１１）が１０
μｍ厚くなった場合、図１２に示すように１λの波面収
差が発生する。ここで、上記と同様に４μｍ厚い０．４
４０ｍｍの平行平面板に交換すると、図１３に示すよう
に高次収差が残る。そこでこの場合には、平行平面板を
厚さ０．４４ｍｍのＰＫ１（ｎ＝１．５２４２８）に変
更すると、図１４に示したように波面収差は補正される
。

【００３５】なお、上記の例では、平行平面板として光
学ガラスを用いる例についてのみ述べたが、これをプラ
スチックにより成形することも可能である。プラスチッ
クで成形する場合には、枠体部分も一体に構成すること
ができる。

【００３６】

【効果】以上説明したように、この発明によれば、対物
レンズを集光作用を持つレンズ群と製作上発生する収差
を補正する収差補正群とに分けることにより、収差発生
の感度が高いレンズを動かさずに製作誤差分の収差を補
正でき、調整が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　レンズ鏡筒と平行平面板の保持枠とを分離
した状態での破断側面図である。

【図２】　　（Ａ）はレンズ鏡筒と平行平面板の保持枠
とを接合した状態での破断側面図であり、（Ｂ）は後群
側からの正面である。

【図３】　　実施例のレンズ断面図である。

【図４】　　実施例のレンズの球面収差、正弦条件、非
点収差図である。

【図５】　　実施例のレンズの波面収差図である。

【図６】　　実施例の平行平面板を薄くした場合の波面
収差図である。

【図７】　　実施例の平行平面板の屈折率を上げた場合
の波面収差図である。

【図８】　　実施例の平行平面板の屈折率を僅かに下げ
た場合の波面収差図である。

【図９】　　実施例の平行平面板の屈折率を僅かに上げ
た場合の波面収差図である。

【図１０】　　実施例の第４レンズを厚くした場合の波
面収差図である。

【図１１】　　　　実施例の第４レンズを厚くし、かつ
、平行平面板を厚くして収差を補正した場合の波面収差
図である。

【図１２】　　実施例の第６レンズを厚くした場合の波
面収差図である。

【図１３】　　　　実施例の第６レンズを厚くし、かつ
、平行平面板を厚くして収差を補正した場合の波面収差
図である。

【図１４】　　　　実施例の第６レンズを厚くし、かつ
、平行平面板を厚くし、屈折率を下げて収差を補正した
場合の波面収差図である。

【符号の説明】

１〜５…レンズ（前群） ６…平行平面板（後群） １０…鏡筒 １２…当て付け部 ２０…枠体 ２１…平板部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集光作用を持つ前群と、この前群を保持す
   る鏡筒と、前記前群より集光点側に設けられて前群の球
   面収差を補正する平行平面板と、該平行平面板を保持す
   ると共に、前記鏡筒に対して着脱自在に取り付けられた
   枠体とを有することを特徴とする対物レンズ。
2. 【請求項２】光源側から順に、集光作用を持つ前群と平
   行平面板である後群とが配列して構成され、前記前群を
   保持する鏡筒は、光の収束側に、光軸に対して垂直な当
   て付け部を有し、前記後群を保持する枠体は、前記当て
   付け部に密着する平板部を有していることを特徴とする
   対物レンズ。
3. 【請求項３】前記枠体は、前記鏡筒に螺着されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
4. 【請求項４】レンズ系の光の収束側に、基準の平行平面
   板を着脱自在に取り付け、球面収差を測定する第１段階
   と、測定された球面収差が許容範囲にない場合に、前記
   基準の平行平面板を取り外し、前記収差の次数、及び量
   に応じて前記基準の平行平面板とは厚さ、屈折率の少な
   くとも何れか一方が異なる平行平面板を取り付ける第２
   段階とを有することを特徴とする対物レンズの調整方法
   。